在小型的MCU應用系統(tǒng)中,，采用AC 220V供電時,，一般要使用變壓器" title="變壓器">變壓器對電源" title="電源">電源進行處理，將高壓交流電降到低壓后再進行直流處理,，或者將交流電變?yōu)楦邏褐绷麟姾笤龠M行高頻變換,，以得到MCU系統(tǒng)的工作電源。這對于結(jié)構(gòu)沒有特殊要求的系統(tǒng),，在設計上屬于常規(guī)的問題,，使用上述的線性電源技術(shù)或者開關(guān)電源技術(shù)，均能得到方便的解決,。但是有些MCU應用系統(tǒng)在體積上要求極其小巧,，甚至不能安放變壓器，所以常規(guī)的電源處理就不能滿足其要求了,。因此,，使用能夠直接接收高壓交流電并將其直接變換成低壓直流的技術(shù)，是最佳的設計選擇,。VB409" title="VB409">VB409的出現(xiàn)有望實現(xiàn)這一設計思路,。

1 VB409概述

VB409是ST公司推出的電源處理產(chǎn)品。其PENTAWATTHV（022Y）封裝形式的產(chǎn)品大小與普通TO220封裝的7805相近,，只是引出腳為5個,；還有一種PowerSO10封裝的產(chǎn)品是10腳表面貼裝式IC。輸入端可以直接接入AC 220 V，且輸入端允許的最高輸入電壓為AC 580 V,。輸出部分有2個：一個是最終輸出OUTPUT1,，為+5V；另一個是芯片的中間輸出OUTPUT2,，典型值為16 V,。對負載的供電能力為：OUTPUT1最大為80 mA，OUTPUT2最大為25mA,。圖1為VB409的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖[1],。
 

圖1 VB409內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

VB409采取的是導通角技術(shù)，即在交流電的一個周期中,，根據(jù)負載的電流大小,，自動調(diào)整每個周期的導通時間。也就是說,，只在每個正周期的低壓部分,，從電源吸收電能，因此極大地降低了功耗,，電流輸出能力是線性電源的3倍,。其工作波形如圖2所示。
 

圖2 VB409的工作波形

從圖1中還可以看出,，VB409還有輸入,、輸出電流的限制和熱保護功能。其作用在于：一方面當輸出短路時限制電流的輸出,；另一方面當過載時關(guān)斷芯片,。

需要說明的是，OUTPUT1的輸出范圍為4.75～5.25 V,，典型值為5 V,，負載電流每增大1 mA，對輸出影響為0.5mV,，精度是比較高的,；而OUTPUT2的輸出范圍為8～16V。因此,，OUTPUT2的輸出比較適合于作為繼電器一類的驅(qū)動電源使用,。如果想作為放大器的工作電源，則需要再進行一次降壓式穩(wěn)壓,。

2 VB409構(gòu)成的電源系統(tǒng)

圖3為VB409組成的電源電路,。

圖3 VB409組成的電源電路

圖3中，D1實現(xiàn)半波整流,，C2為滌綸電容,，C3為高壓電解電容，R1、R2為金屬膜1/4 W電阻,，C1耐壓為25 V,。

圖1中，Vref1的電壓為12V左右,，Threshold端的電壓高于Vref1將關(guān)斷輸入向輸出的傳送,，Threshold端的工作電流最小為30μA。因此,，R1與R2之和決定工作電流,，R1與R2之比確定加在Threshold端的最高電壓。圖2中,，t1,、t2所處的位置對應的輸入電壓V1即關(guān)斷的門限電壓值。這個值的大小為： V1=Vref1,。

V1是變化的交流電，變化規(guī)律為：

在這里,，將VIN等比例縮小至V1,，可以提高期間的工作可靠性。

當輸入電壓為AC 220 V,，Threshold端的工作電流約為120 μA時,，R1+R2=1.86 MΩ。按此參數(shù)設置,，當輸入電壓為AC 60 V時,，Threshold端的工作電流約為30 μA，還能夠正常工作,。同理,，適當配置R1和R2的值，還可以確定輸入電壓的有效范圍,，VB409允許最小輸入電壓可至12V,。C1值的確定參見圖1和圖2。

C1提供輸入短路關(guān)斷時維持輸出電路的電壓,，同時提供OUTPUT2較為穩(wěn)定的輸出,。由于充、放電時間變慢,，C1的值越大,，OUTPUT2的輸出電壓值越低，但是能夠提供較大的輸出電流,；反之,，C1的值小，充、放電時間越快,，OUTPUT2的輸出電壓值也就越高,，但是能夠提供的輸出電流變小。一般C1的值在47～220 μF之間選擇,，典型值為100 μF,。

3 實例MCU應用系統(tǒng)

使用VB409為主電源供給MCU應用系統(tǒng)，在設計之前,，應首先估算系統(tǒng)的5 V電源的總功耗,。計算時要將灌電流、拉電流一并計算,。
圖4為筆者設計的一個典型應用系統(tǒng)的原理圖,。圖4為測量電能并在LCD上顯示的MCU應用系統(tǒng)。CPU采用AT89C55WD,，最大耗電量為20 mA（若采用STC89C58RD+,，則耗電量可降至9 mA左右）；LCD選用SO12864,，采用COG式,，連同背光最大耗電為20mA；功率/電能計量芯片CS5460的最大耗電量為5 mA,，加上復位,、鍵盤等最大耗電量小于50 mA；繼電器輸出沒有畫出,，耗電量為12mA,。因此，完全可以使用VB409供電,，且系統(tǒng)體積小,，完全可以放置在LCD背后。

圖4 一個典型應用系統(tǒng)原理圖

結(jié)語

由于沒有變壓器,，因此就失去了電流的絕緣,，所以采用VB409作為供電電源，要用在對電流絕緣沒有要求的場合,，例如洗衣機,、中央供熱、功率計量等,。對于需要電流絕緣的場合,，需在供電輸入端加一個1∶1的小型隔離變壓器，因為輸入功率低,，所以變壓器的尺寸可以做得比較小,，同時變壓器的輸出還可以使用電阻分壓后再輸入到VB409中,。